圣彼得堡国立大学与俄罗斯联邦储蓄银行的科研合作:共同探讨了最小昆虫的研究前景
圣彼得堡大学举办了一场由2023年俄罗斯联邦储蓄银行科学奖获得者,俄罗斯科学院通讯院士,莫斯科国立罗蒙诺索夫大学生物系昆虫学教研室主任阿列克谢·波利洛夫主讲的讲座。这位科学家讲述了昆虫学研究中将微型昆虫作为大规模科学研究新模型对象的成果。俄罗斯教育科学院院士,圣彼得堡国立大学认知研究院院长塔季扬娜·切尔尼戈夫斯卡娅也参加了讲座讨论。
今年是圣彼得堡国立大学建校300周年。负责战略发展和合作伙伴关系的第一副校长阿纳斯塔西娅·雅莫什在致欢迎辞时说,科学研究和教育活动一直在大学生活中发挥着重要作用,为培养高素质的专业人才和促进先进知识的发展做出了贡献。她强调了跨学科研究以及与不同教育机构、研究中心、技术公司合作研究对于国家科学发展的重要性。
对于资深学科专家以及其他科学领域的学者来说,此类活动成为科学研究灵感的来源,影响着他们的思维方式和未来的研究活动。今天在圣彼得堡国立大学举办的讲座是俄罗斯联邦储蓄银行为纪念圣彼得堡国立大学建校 300 周年而特别赠送的礼物,我们非常感谢合作伙伴提供的这次机会。
圣彼得堡国立大学负责战略发展与合作伙伴关系的第一副校长阿纳斯塔西娅·雅莫什
圣彼得堡国立大学负责战略发展和伙伴关系的第一副校长阿纳斯塔西娅·雅莫什还强调说,圣彼得堡国立大学是俄罗斯第一所让用人单位积极参与教学计划制定过程的大学。
去年,圣彼得堡国立大学与俄罗斯联邦储蓄银行合作开设了“人工智能与数据科学”硕士学位课程,以培养新技术方面的专业人才。作为圣彼得堡国际经济论坛的一部分,圣彼得堡国立大学和俄罗斯联邦储蓄银行还签署了一项旨在培养信息和个人数据处理与保护法律方面专业律师的协议。此外,合作伙伴还积极参与了圣彼得堡国立大学课程的制定、学生实习和毕业论文选题的确定,并通过实践项目和正在进行的研究开展实习。
俄罗斯储蓄银行副行长兼研究与创新部主任阿尔伯特·叶菲莫夫指出,作为俄罗斯技术领先的公司,俄罗斯储蓄银行与圣彼得堡国立大学等高等教育机构一起合作积极参与支持科学发展,为实施有发展前景的新项目创造条件,并巩固了俄罗斯科学型国家的地位。阿尔伯特·鲁维莫维奇认为,与圣彼得堡国立大学的合作获得了分享现代科学界的经验与成果的独特机会。
这位专家讲道:“必须认识到,今天的科学就是明天的技术。他们远远落后于时代。因此,我们有了支持科学研究的想法。数百名科学家既有在公司各部门工作的,也有在我们中心工作的。俄罗斯联邦储蓄银行科学奖的设立完成了多项任务,其中之一就是自由交流知识和激发对科学的兴趣”。他还补充道,俄罗斯未来的发展与科技进步和将科研成果转化到现实生活中息息相关。
俄罗斯联邦储蓄银行科学奖是一项每年颁发2000万卢布的个人奖项,奖励那些为俄罗斯科学发展做出重大贡献并继续积极开展研究活动的俄罗斯和外国科学家。该奖项旨在支持那些在各个领域工作并利用人工智能开展科学研究的杰出专家,鼓励他们取得国家技术和经济增长所需的更多成就。该奖项分为生命科学类、数字宇宙类和物理世界类。
直到现在人们对最小昆虫仍知之甚少,而最小昆虫正在成为解决基础和应用科学问题的重要样本。莫斯科国立罗蒙诺索夫大学生物系昆虫学教研室主任阿列克谢·波利洛夫介绍了神经系统微型化原理和局限性研究的主要成果、身体大小对基本认知能力的影响以及无核神经元现象的发现。
我们试图全方位研究最小的昆虫:分析了它们的结构、神经系统、大脑和行为反应。体型与单细胞生物相似的最小飞虫是寄生蜂属的巨蜂(Megaphragma)。结果发现,在成虫的神经系统中,95%的神经元既没有细胞体,也没有细胞核。这是首次发现神经系统的这种结构。
莫斯科国立罗蒙诺索夫大学生物系昆虫学教研室主任阿列克谢·波利洛夫
据这位昆虫学家所言,在一些微型昆虫中,大脑体积占身体的比例可达 20%,比许多大型动物高出数倍。这些结果提出了这样一个问题:一个包含相对较少神经元的紧凑型大脑能够实现什么功能,它是否能够实现比简单反射更多的功能。昆虫学家认为,尽管昆虫的体型很小,但它们却表现出复杂的行为反应:在空间中移动、寻找食物来源、相互交流、表现出社会行为的迹象,这表明它们存在着相当复杂的认知机制。
实验研究发现,体积最小的物体,无论属于哪个物种,其学习速度往往快于较大的生物体,如小鼠。这支持了一种假设,即小型生物可能具有优化信息处理和决策的进化优势。小型化大脑的神经信号速度可能更快,有助于对环境变化做出更为敏捷的反应。
对最小昆虫认知能力的研究为科学思想的发展提供了新的动力。圣彼得堡国立大学认知研究院院长、自然科学与人文科学融合问题系代理系主任塔季扬娜·切尔尼戈夫斯卡娅在讨论中提出了关于昆虫研究成果对人类大脑分析的影响、导致类似信息获取过程的不同进化途径的存在以及生物体的发展战略等关键问题。
进化并不要求我们遵循单一的发展路径。它允许以不同的方式实现相同的功能。进化的基本原理意味着,即使在数量有限的神经元中,如在微小的昆虫中,也能实现复杂的认知过程。
圣彼得堡国立大学认知研究学院院长,自然科学与人文科学融合教席代理主任塔季扬娜·切尔尼戈夫斯卡娅
塔季扬娜·切尔尼戈夫斯卡娅指出:“我们知道,人类大脑的复杂程度相当于整个宇宙组织的复杂程度。然而,还有其他机制、其他编码和记忆信息的方式。我们需要对它们进行研究”。
研究微型昆虫对于了解大脑运作的基本原理以及开发机器人和人工智能领域的新技术非常重要。这位神经语言学家认为,进一步的科学工作应侧重于详细分析微型昆虫的大脑结构、研究信息处理机制以及开发模拟其行为的新方法。